[发明专利]一种磁场引导电解电火花复合加工弯孔的装置及方法

说明书

本发明公开了一种磁场引导电解电火花复合加工弯孔的装置及方法，本发明适用于非导磁材料的微细加工属于制造技术中特种加工领域；该装置及方法中引导环包括左右两侧电磁装置，左右电磁装置由数控稳压电源加载电压产生异性磁场，引导环安装在滑轨中持续向电极输出磁场力；工具电极因受磁场力在万向节中产生摆角，柔性胶管在竖直进给电机驱动下随工具电极摆动方向进给，工具电极电化学放电在此方向蚀除工件材料；装置中循环泵将电解液输送至柔性胶管，并通过万向节预留微孔流至电极，达到排屑和补充电解液的目的；装置中计算机通过调节数控稳压电源的输出电压控制磁场强度，通过控制卡片控制转角步进电机的转速和转角以及竖直进给电机的进给速度。

技术领域

本发明涉及制造技术中的特种加工领域，特指一种磁场引导电解电火花复合加工弯孔的装置及方法。

背景技术

随着工业的发展和生活水平的提高，人们对高精度注塑零件需求不断增加，这就对注塑模具行业中模具精度有了更高的要求。然而冷却过程中精确的温度控制却成了注塑模具精度继续提高的障碍，目前研究表明具有弯孔冷却道的模具与组合冷却道模具相比，具有工作寿命长、温度控制精确及注塑零件质量好等特点，但冷却道弯孔的加工却是一个绕不开的难题。如果冷却道弯孔的加工问题得到解决，那么精密注塑行业将迎来新的发展机遇。

另一方面，MEMS是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成于一体，形成同时具有“传感～计算(控制)～执行”功能的智能微型装置或系统。微机电系统通过微型化和集成化来构建微观新的结构、新的工作原理、新的功能，在微纳传感器、微执行器、微机器人、微飞行器、微动力能源系统、微型生物芯片等方面都有应用，而这些应用又必须以相应的加工技术为前提，因为微机电系统常常需要在材料上制作出微孔、二维乃至复杂三维型腔等微结构，作为系统间电路或者流体的通道。因此如果没有成熟的弯孔加工工艺，微机电系统的大规模工业应用只能是纸上谈兵。

由于受到空间结构尺寸的限制，传统的加工刀具无法进入弯曲孔的内部，造成弯孔的内表面难以加工，对于精加工及其光整更是无从下手。即使是人力手工作业，也非常困难，这为弯曲孔内表面的机械加工带来很大的技术挑战。由此，弯孔加工这个技术难题也越来越受到学术界的关注。自上世纪80年代以来,就有专家学者致力于弯孔加工技术的研究，较多的是采用特种加工的方法，其中大多采用电火花放电蚀除法。

电火花放电蚀除加工是分别把工件和工具作为两个电极，利用两极间脉冲火花放电产生的热能，熔化、蒸发和抛出工件电极材料，达到加工工件的目的。目前电火花放电蚀除加工弯孔方法主要有：利用处于压缩状态的弹簧以不同曲率弯曲伸长驱动电极加工法、利用形状记忆合金作弯曲导向的方法、使用柔性电极头电解加工方法等。利用处于压缩状态的弹簧以不同曲率弯曲伸长驱动电极加工法能够按照预定的方向加工出弯孔，但是存在加工效率低以及弹簧无规则振动的问题，从而影响所加工孔的粗糙度和精度。利用形状记忆合金作弯曲导向的方法依据记忆合金受热变形的原理也可以加工弯孔，但加工过程中电极头极易失稳，所加工弯孔的形状、精度及内表面的质量都得不到保证。柔性电极头电解加工方法通过改变供电导线的拉力或电解液的反冲力使柔性管转弯，从而控制柔性电极头加工出弯孔，这种方法装置简单、成本低、加工过程相对容易控制，但仍存在加工间隙难以控制、易短路的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的困难，提出了一种磁场引导电解电火花复合加工弯孔装置及方法，本发明利用钢制电极在磁场中受力摆动，柔性胶管可弹性变形以向电极摆动方向进给，工具电极被电解反应产生的气层隔开出现电化学放电从而蚀除材料的原理进行弯孔加工。同时引导环持续输出磁场力，控制电极摆角，循环泵不断将电解液输送至加工区域，保证加工的可持续性。